中綴轉(zhuǎn)后綴字符串表達式求值

概念

  1. 前綴表達式(波蘭表達式)
    運算符位于操作數(shù)前,右到左依次入棧
  2. 中綴表達式
    從左到右依次入棧,一般轉(zhuǎn)為后綴表達式
  3. 后綴表達式(逆波蘭表達式)
    運算符位于操作數(shù)后

中綴轉(zhuǎn)后綴(思路)

  1. 初始化倆個棧,運算符s1與存儲中間結(jié)果棧S2
  2. 左到右掃描中綴表達式
  3. 遇到操作數(shù),直接入S2
  4. 遇到運算符,比較與S1棧頂運算符優(yōu)先級比較
    • 如果運算符棧為空,直接入棧
    • 如果優(yōu)先級比S1棧頂優(yōu)先級高,直接入棧
    • 否則將S1出棧到S2,再次跳轉(zhuǎn)到第四步,進行比較
  5. 遇到括號
    • 左括號,直接入棧
    • 有括號,依次彈出,并入S2,直到遇到左括號
  6. 重復(fù)Step 2~5 直到到達表達式最右端
  7. 將S1有依次彈出,并壓入S2
    8.S2中的元素依次彈出,逆序就是后綴表達式

代碼實現(xiàn)

public class PolandExpression {

    public static void main(String[] args) {
        PolandExpression pe = new PolandExpression();
//        List<String> mList = pe.middlePolandToList("(3+4)*5-6");
        List<String> mList = pe.middlePolandToList("4*5-8+60+8/2");
        System.out.println("中綴表達式 : " + mList);
        List<String> aList = pe.middleToAffter(mList);
        System.out.println("后綴表達式 : " + aList);
        pe.calculation(aList);
    }
    
    public List<String> middleToAffter(List<String> mStr) {
        List<String> aList = new ArrayList<>();
        Stack<String> operStack = new Stack<>();
        Stack<String> numStack = new Stack<>();
        int currIndex = 0;
        while (true) {
            if (currIndex > mStr.size() - 1) {
                break;
            }
            String curStr = mStr.get(currIndex);
            if (strIsNum(curStr)) {
                //數(shù)字直接入棧
                numStack.push(curStr);
            } else {
                if ("(".equals(curStr)) {
                    operStack.push(curStr);
                } else if (")".equals(curStr)) {

                    while (true) {
                        String top = operStack.pop();
                        if ("(".equals(top)) {
                            break;
                        } else {
                            numStack.push(top);
                        }
                    }
                } else {
                    if (operStack.isEmpty()) {
                        //字符棧為空,直接入棧
                        operStack.push(curStr);
                    } else if (compareChar(curStr.charAt(0), operStack.peek().charAt(0))) {
                        //字符優(yōu)先級高于棧頂
                        operStack.push(curStr);
                    } else {
                        numStack.push(operStack.pop());
                        continue;
                    }
                }
            }
            currIndex++;
        }

        while (true) {
            if (operStack.isEmpty()) {
                break;
            } else {
                numStack.push(operStack.pop());
            }
        }

        while (true) {
            if (numStack.isEmpty()) {
                break;
            } else {
                aList.add(numStack.pop());
            }
        }

        numStack.stream().forEach(str -> {
            aList.add(str);
        });
        for (int i = 0; i < aList.size() / 2; i++) {
            int size = aList.size();
            String m = aList.get(i);
            aList.set(i, aList.get(size - 1 - i));
            aList.set(size - 1 - i, m);
        }
        return aList;

    }

    public boolean strIsNum(String str) {
        return str.matches("\\d+");
    }


    /**
     * 中綴表達式轉(zhuǎn)List
     */
    public List<String> middlePolandToList(String str) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        String num = "";
        for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
            char curChar = str.charAt(i);
            if (!Character.isDigit(curChar)) {
                list.add(Character.toString(curChar));
            } else {
                if (i == str.length() - 1) {
                    list.add(Character.toString(curChar));
                } else if (Character.isDigit(str.charAt(i + 1))) {
                    num += curChar;
                    continue;
                } else {
                    num += curChar;
                    list.add(num);
                }
                num = "";
            }
        }
        return list;
    }


    public int cal(int num1, int num2, char oper) {
        int resul = 0;
        switch (oper) {
            case '*':
                resul = num1 * num2;
                break;
            case '-':
                resul = num2 - num1;
                break;
            case '+':
                resul = num1 + num2;
                break;
            case '/':
                resul = num2 / num1;
                break;
            default:
                break;
        }
        return resul;
    }

    /**
     * 比較字符優(yōu)先級
     */
    public boolean compareChar(char char1, char char2) {

        if (char2 == '(' || char2 == ')') {
            return true;
        }

        if (char1 == '*' || char1 == '/') {
            if (char2 == '+' || char2 == '-') {
                return true;
            } else {
                return false;
            }
        } else {
            return false;
        }
    }
    
    public void calculation(List<String> aList) {
        int curIndex = 0;
        Stack<String> stack = new Stack<>();
        while (true) {
            if (curIndex >= aList.size()) {
                break;
            }
            String curStr = aList.get(curIndex);
            if (strIsNum(curStr)) {
                stack.push(curStr);
            } else {
                int num1 = Integer.parseInt(stack.pop());
                int num2 = Integer.parseInt(stack.pop());
                int cal = cal(num1, num2, curStr.charAt(0));
                stack.push(cal + "");
            }
            curIndex++;
        }
        System.out.println(stack.pop());
    }
}
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